JP5428994B2 - Anomaly diagnosis method, apparatus and program for machine equipment - Google Patents
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Description
本発明は、機械設備から発生する高周波振動を利用して、その異常程度を診断する機械設備の異常診断方法、装置及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to an abnormality diagnosis method, apparatus, and program for machine equipment that diagnoses the degree of abnormality using high-frequency vibration generated from the machine equipment.
機械設備において、軸受等の機械要素に傷や欠損が生じると、正常時に比較して、おおよそ1kHz以上の高周波振動の振幅が増大することが知られている。そこで、軸受ブロック等の固有振動成分をキャリアとし、軸受損傷等に起因する振幅変調成分を抽出して、その振幅値を解析・評価することが行われている。 In mechanical equipment, it is known that when a mechanical element such as a bearing is damaged or missing, the amplitude of high-frequency vibration of approximately 1 kHz or more is increased as compared with the normal state. In view of this, an amplitude modulation component caused by bearing damage or the like is extracted by using a natural vibration component such as a bearing block as a carrier, and the amplitude value is analyzed and evaluated.
従来から、この高周波振動の振幅変化を利用して、機械設備や機械要素の異常程度を診断する方法が行われている。非特許文献1には、振動波形を絶対値処理した後の波形(絶対値処理波形)の平均値(絶対値平均値)等を用いて軸受の異常程度を診断することが開示されている。また、特許文献1には、振動値の3乗のピーク値(最大値)を用いて軸受の異常程度を診断することが開示されている。 Conventionally, a method of diagnosing the degree of abnormality of mechanical equipment and mechanical elements has been performed using the amplitude change of the high-frequency vibration. Non-Patent Document 1 discloses that a bearing abnormality is diagnosed using an average value (absolute value average value) of a waveform (absolute value processing waveform) after the absolute value processing of a vibration waveform. Patent Document 1 discloses diagnosing the degree of abnormality of a bearing using a peak value (maximum value) of the cube of a vibration value.
しかし、前記従来の方法においては以下のような問題点があった。すなわち、非特許文献1の異常診断方法においては、高周波振動(キャリア)の絶対値処理した振動に関して、振幅オフセット(DC)+振幅変調成分(AC)波形、すなわち振幅オフセットを含んだ波形から、そのまま絶対値平均値等の振幅パラメータを算出している。しかし、軸受損傷等の異常が発生すれば、振幅オフセットに相当する成分はあまり変化せず、振幅変調成分に相当する周期的衝撃振動の振幅のみが大きく増大する。したがって、あまり変化しない振動成分である振幅オフセットも評価に含めることで、異常診断能力の低下が懸念される。 However, the conventional method has the following problems. That is, in the abnormality diagnosis method of Non-Patent Document 1, the amplitude offset (DC) + amplitude modulation component (AC) waveform, that is, the waveform including the amplitude offset is directly used for the vibration of the high frequency vibration (carrier) processed. Amplitude parameters such as absolute value average values are calculated. However, if an abnormality such as bearing damage occurs, the component corresponding to the amplitude offset does not change so much, and only the amplitude of the periodic shock vibration corresponding to the amplitude modulation component greatly increases. Therefore, there is a concern that the abnormality diagnosis capability may be lowered by including an amplitude offset which is a vibration component that does not change so much in the evaluation.
また、特許文献1の軸受異常診断方法においては、平均値に比べて元々ばらつきの大きいピーク値を利用している上に、振幅値を3乗することにより、さらにばらつきが大きくなって、診断結果の安定性が保てないという欠点があった。 In addition, in the bearing abnormality diagnosis method disclosed in Patent Document 1, a peak value that originally has a large variation compared to the average value is used, and the amplitude value is raised to the third power to further increase the variation. There was a drawback that the stability of the could not be maintained.
本発明は、前記従来の方法の欠点を補うためになされたものであり、機械設備の異常の程度を精度良く診断できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to compensate for the drawbacks of the conventional methods described above, and an object thereof is to make it possible to accurately diagnose the degree of abnormality of mechanical equipment.
本発明の機械設備の異常診断方法は、機械設備の振動を測定して異常を診断する機械設備の異常診断方法であって、測定した振動信号を絶対値処理するステップと、前記絶対値処理した振動信号を包絡線処理するステップと、前記包絡線処理した振動信号の振幅平均値を除去するステップと、前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出するステップと、前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断するステップとを有することを特徴とする。
本発明の機械設備の異常診断方法は、機械設備の振動を測定して異常を診断する機械設備の異常診断方法であって、測定した振動信号を絶対値処理するステップと、前記絶対値処理した振動信号の振幅平均値を除去するステップと、前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出するステップと、前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断するステップとを有することを特徴とする。
また、本発明の機械設備の異常診断方法の他の特徴とするところは、測定した振動信号から高周波振動信号を抽出し、その高周波振動信号について前記各ステップを実行する点にある。
また、本発明の機械設備の異常診断方法の他の特徴とするところは、前記振幅パラメータとして、絶対値平均値或いは最大値を利用する点にある。
また、本発明の機械設備の異常診断方法の他の特徴とするところは、当該機械設備は、機械要素たる軸受である点にある。
本発明の機械設備の異常診断装置は、機械設備の振動を測定して異常を診断する機械設備の異常診断装置であって、測定した振動信号を絶対値処理する手段と、前記絶対値処理した振動信号を包絡線処理する手段と、前記包絡線処理した振動信号の振幅平均値を除去する手段と、前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する手段と、前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する手段とを備えることを特徴とする。
本発明の機械設備の異常診断装置は、機械設備の振動を測定して異常を診断する機械設備の異常診断装置であって、測定した振動信号を絶対値処理する手段と、前記絶対値処理した振動信号の振幅平均値を除去する手段と、前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する手段と、前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する手段とを備えることを特徴とする。
本発明のプログラムは、機械設備の振動を測定して異常を診断するためのプログラムであって、測定した振動信号を絶対値処理する処理と、前記絶対値処理した振動信号を包絡線処理する処理と、前記包絡線処理した振動信号の振幅平均値を除去する処理と、前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する処理と、前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する処理とをコンピュータに実行させる。
本発明のプログラムは、機械設備の振動を測定して異常を診断するためのプログラムであって、測定した振動信号を絶対値処理する処理と、前記絶対値処理した振動信号の振幅平均値を除去する処理と、前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する処理と、前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する処理とをコンピュータに実行させる。
An abnormality diagnosis method for mechanical equipment according to the present invention is an abnormality diagnosis method for mechanical equipment that diagnoses an abnormality by measuring vibration of the mechanical equipment, the absolute value processing of the measured vibration signal, and the absolute value processing. An envelope processing step of the vibration signal; an amplitude average value of the vibration signal subjected to the envelope processing; a step of calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value has been removed; and the calculated amplitude parameter. And a preset allowable value, and if the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, a step of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment is included.
An abnormality diagnosis method for mechanical equipment according to the present invention is an abnormality diagnosis method for mechanical equipment that diagnoses an abnormality by measuring vibration of the mechanical equipment, the absolute value processing of the measured vibration signal, and the absolute value processing. removing the average amplitude value of the vibration signal is compared with the step of calculating the amplitude parameters of the vibration signal obtained by removing the amplitude average value, the allowable value and a preset amplitude parameters the calculated, the calculated amplitude And a step of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment when the parameter is larger than the allowable value.
Another feature of the abnormality diagnosis method for mechanical equipment according to the present invention is that a high-frequency vibration signal is extracted from the measured vibration signal, and the above steps are executed on the high-frequency vibration signal.
Another feature of the abnormality diagnosis method for mechanical equipment according to the present invention is that an absolute value average value or a maximum value is used as the amplitude parameter.
Another feature of the abnormality diagnosis method for machine equipment according to the present invention is that the machine equipment is a bearing which is a machine element.
An abnormality diagnosis apparatus for mechanical equipment according to the present invention is an abnormality diagnosis apparatus for mechanical equipment for diagnosing an abnormality by measuring vibration of the mechanical equipment, wherein the absolute value processing is performed on the measured vibration signal. Means for envelope processing of a vibration signal; means for removing an amplitude average value of the vibration signal subjected to the envelope processing; means for calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value has been removed; and the calculated amplitude parameter And a preset allowable value, and when the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, there is provided a means for diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment.
An abnormality diagnosis apparatus for mechanical equipment according to the present invention is an abnormality diagnosis apparatus for mechanical equipment for diagnosing an abnormality by measuring vibration of the mechanical equipment, wherein the absolute value processing is performed on the measured vibration signal. and means for removing the amplitude average value of the vibration signal, compares the means for calculating the amplitude parameters of the vibration signal obtained by removing the amplitude average value, the allowable value and a preset amplitude parameters the calculated, the calculated amplitude And a means for diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment when the parameter is larger than the allowable value.
The program of the present invention is a program for diagnosing an abnormality by measuring vibration of mechanical equipment, and processing for absolute value processing of the measured vibration signal and processing for envelope processing of the vibration signal subjected to the absolute value processing A process of removing an amplitude average value of the vibration signal subjected to the envelope processing, a process of calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value has been removed, and the calculated amplitude parameter and a preset allowable value. In comparison, when the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, the computer is caused to execute a process of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment.
The program of the present invention is a program for diagnosing an abnormality by measuring vibrations of mechanical equipment, and processing for absolute value processing of the measured vibration signal and removal of the amplitude average value of the vibration signal subjected to the absolute value processing The process of calculating the amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value is removed, and the calculated amplitude parameter are compared with a preset allowable value, and the calculated amplitude parameter is greater than the allowable value In this case, the computer is caused to execute a process of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment.
本発明によれば、異常初期のわずかな振幅変化も認識でき、ばらつきが小さく安定性のある機械設備の異常診断が可能となる。すなわち、センサの取付部位に制約がある場合や回転数が比較的遅いこと等によって異常振動の振幅が低いとき、従来の方法による閾値判定ではノイズによって過検知することがあるが、本発明はノイズ振幅に比べて閾値を高く設定できるため、過検知を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to recognize a slight amplitude change at the beginning of an abnormality, and it is possible to diagnose an abnormality of a mechanical facility having a small variation and stability. In other words, when there is a restriction on the sensor mounting site or when the amplitude of abnormal vibration is low due to a relatively slow rotation speed, etc., the threshold value determination according to the conventional method may overdetect by noise. Since the threshold can be set higher than the amplitude, overdetection can be prevented.
本発明では、高周波振動信号の振幅オフセットを除去した振幅変調成分のみ(AC結合波形)を利用して、高周波振動信号の振幅に関する評価を行う。すなわち、好ましくは高域通過フィルタ又は帯域通過フィルタを通すことにより得られた高周波振動信号(通常は振動加速度信号である)に対して絶対値処理を行った高周波振動信号(全波整流波形ともいう)を作成し、さらに包絡線処理を行った後に振幅オフセットを除去する。ここで抽出する高周波振動の周波数としては1kHz以上、好ましくは10kHz以上であり、対象とする機機械設備により下限の周波数が異なる。 In the present invention, only the amplitude modulation component (AC coupled waveform) from which the amplitude offset of the high frequency vibration signal is removed is used to evaluate the amplitude of the high frequency vibration signal. That is, a high-frequency vibration signal (also referred to as a full-wave rectification waveform) obtained by performing absolute value processing on a high-frequency vibration signal (usually a vibration acceleration signal) that is preferably obtained by passing through a high-pass filter or a band-pass filter. ), And after performing envelope processing, the amplitude offset is removed. The frequency of the high-frequency vibrations extracted here is 1 kHz or more, preferably 10 kHz or more, and the lower limit frequency varies depending on the target machine / equipment.
このようにして得られた高周波振動信号(AC結合包絡線波形)を用いて、(1)式で表される絶対値平均値(AVE)、(2)式で表される最大値(PEAK)等の振幅パラメータを算出する。ここで、(1)式及び(2)式のそれぞれにおいて、中辺はアナログデータ演算に対応し、右辺はデジタルデータ演算に対応する。x(t)及びxkは振動データ、|・|はデータの絶対値、T及びNは演算区間、max[・]はデータ中の最大値を表す。算出された振幅パラメータを予め設定しておいた各々の振幅パラメータ毎の許容値と比較して、算出された振幅パラメータが許容値より大きい場合に、診断対象機械設備は異常と判定する。 Using the high-frequency vibration signal (AC coupling envelope waveform) obtained in this way, the absolute value average value (AVE) represented by the equation (1), the maximum value (PEAK) represented by the equation (2). Amplitude parameters such as Here, in each of the expressions (1) and (2), the middle side corresponds to analog data calculation, and the right side corresponds to digital data calculation. x (t) and x k are vibration data, | · | is the absolute value of the data, T and N are calculation intervals, and max [·] is the maximum value in the data. The calculated amplitude parameter is compared with a preset allowable value for each amplitude parameter, and when the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, the diagnosis target mechanical equipment is determined to be abnormal.
以下、図面に基づき本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る機械設備の異常診断装置の概略構成を示すブロック図である。図1を参照して、機械設備の異常診断装置及びそれによる異常診断方法を説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an abnormality diagnosis apparatus for machine equipment according to the first embodiment. With reference to FIG. 1, the abnormality diagnosis apparatus of a mechanical installation and the abnormality diagnosis method by it are demonstrated.
入力部1には、診断対象機械設備であるポンプ等の機械設備の機械要素たる軸受部近傍で検出された振動信号が入力される。入力部1に入力された振動信号は、直流成分除去部2で直流成分が除去された後、増幅器3等で増幅される。
The input unit 1 receives a vibration signal detected in the vicinity of a bearing that is a mechanical element of a mechanical facility such as a pump that is a diagnosis target mechanical facility. The vibration signal input to the input unit 1 is amplified by the amplifier 3 or the like after the DC component is removed by the DC
高周波振動抽出部4(帯域通過フィルタ)では、診断対象機械設備の軸受形式、振動検出位置等の仕様に応じた周波数制限が設けられており、高周波振動信号を抽出する。このとき、通過周波数の下限と上限を指定する帯域制限フィルタの代わりに、下限のみを指定する高域通過フィルタを用いても良い。また、振動信号自体の低周波成分が十分小さい場合には、高周波振動抽出部4は省略することも可能である。図3に通過周波数の下限が10kHzで上限が40kHzの帯域通過フィルタを通過した高周波振動波形を例示する。
The high-frequency vibration extraction unit 4 (band-pass filter) is provided with frequency restrictions according to specifications such as the bearing type and vibration detection position of the machine equipment to be diagnosed, and extracts a high-frequency vibration signal. At this time, instead of the band limiting filter that specifies the lower limit and the upper limit of the pass frequency, a high-pass filter that specifies only the lower limit may be used. Further, when the low frequency component of the vibration signal itself is sufficiently small, the high frequency
絶対値処理部5では、高周波振動抽出部4で抽出した高周波振動信号を全波整流し、絶対値処理波形とする。図4に絶対値処理波形を例示する。包絡線処理部6(低域通過フィルタ等)では、診断対象機械設備の軸受寸法、回転数等の仕様に応じた周波数制限が設けられており、絶対値処理部5で絶対値処理した高周波振動信号を包絡線処理する。図5に周波数の上限が1kHzの低域通過フィルタを通過した包絡線処理した高周波振動波形(包絡線波形)を例示する。
The absolute
振幅オフセット除去部7では、振幅平均値除去、低域除去フィルタ等により、包絡線処理部6で包絡線処理した高周波振動信号の振幅オフセットを除去してAC結合包絡線波形を作成する。 The amplitude offset removal unit 7 removes the amplitude offset of the high-frequency vibration signal subjected to the envelope processing by the envelope processing unit 6 using an amplitude average value removal, a low-frequency removal filter, or the like, and creates an AC coupled envelope waveform .
振幅パラメータ算出部8では、振幅オフセット除去部7で作成したAC結合包絡線波形に関して、(1)式の絶対値平均値(AVE)や(2)式の最大値(PEAK)等の振幅パラメータを算出する。異常判定部10では、振幅パラメータ算出部8で算出した振幅パラメータを、予め設定されて振幅許容値格納部9に格納された各振幅パラメータに関する許容値と比較し、算出された振幅パラメータが許容値より大きい場合、診断対象機械設備は異常と判定する。
In the amplitude
なお、図3乃至図5はポンプの正常な円筒ころ軸受の軸受ブロックから検出・処理した振動加速度波形である。 3 to 5 are vibration acceleration waveforms detected and processed from the bearing block of a normal cylindrical roller bearing of the pump.
(第2の実施形態)
図2は第2の実施形態に係る機械設備の異常診断装置の概略構成を示すブロック図である。図2を参照して、機械設備の異常診断装置及びそれによる異常診断方法を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an abnormality diagnosis apparatus for mechanical equipment according to the second embodiment. With reference to FIG. 2, an abnormality diagnosis apparatus for a mechanical facility and an abnormality diagnosis method using the apparatus will be described.
入力部1Aには、診断対象機械設備であるポンプ等の機械設備の機械要素たる軸受部近傍で検出された振動信号が入力される。入力部1Aに入力された振動信号は、直流成分除去部2Aで直流成分が除去された後、増幅器3A等で増幅される。
A vibration signal detected in the vicinity of a bearing portion, which is a mechanical element of a mechanical facility such as a pump that is a diagnosis target mechanical facility, is input to the
高周波振動抽出部4A(帯域通過フィルタ)では、診断対象機械設備の軸受形式、振動検出位置等の仕様に応じた周波数制限が設けられており、高周波振動信号を抽出する。このとき、通過周波数の下限と上限を指定する帯域制限フィルタの代わりに、下限のみを指定する高域通過フィルタを用いても良い。また、振動信号自体の低周波成分が十分小さい場合には、高周波振動抽出部4Aは省略することも可能である。
The high-frequency
絶対値処理部5Aでは、高周波振動抽出部4Aで抽出した高周波振動信号を全波整流し、絶対値処理波形とする。
In the absolute
振幅オフセット除去部6Aでは、振幅平均値除去、低域除去フィルタ等により、絶対値処理部5Aで生じる振幅オフセットを除去してAC結合絶対値波形を作成する。
In the amplitude offset removing
振幅パラメータ算出部7Aでは、振幅オフセット除去部6Aで作成したAC結合絶対値波形に関して、(1)式の絶対値平均値(AVE)や(2)式の最大値(PEAK)等の振幅パラメータを算出する。異常判定部9Aでは、振幅パラメータ算出部7Aで算出した振幅パラメータを、予め設定されて振幅許容値格納部8Aに格納された各振幅パラメータに関する許容値と比較し、算出された振幅パラメータが許容値より大きい場合、診断対象機械設備は異常と判定する。
In the amplitude parameter calculation unit 7A, amplitude parameters such as the absolute value average value (AVE) of the equation (1) and the maximum value (PEAK) of the equation (2) are obtained with respect to the AC coupled absolute value waveform created by the amplitude offset
図6乃至図8は、図3乃至図5を採取したポンプ減速機の円筒ころ軸受が損傷したときに、その軸受ブロックから検出・処理した振動加速度波形である。図15に、実施例1のポンプと振動計測部位を示す。処理内容としては、図6は図3と同一、図7は図4と同一、図8は図5と同一である。図9は、本発明の方法により、振幅平均値を除去したAC結合包絡線波形から(1)式を用いて求めた振幅パラメータの比、すなわち、本発明の方法による異常軸受と正常軸受の振動信号から算出した絶対値平均値(AVE)の比と、従来技術の方法により、図8並びに図5の波形から求めた異常軸受と正常軸受の振動信号から算出した絶対値平均値(AVE)の比を比較したものである。ここでは、許容値を4に設定していたため、本発明の方法では十分に異常判定が可能であるが、従来技術の方法では異常判定はできない。軸受はすぐにも交換が必要な状況であったが、従来技術の方法では交換の判定ができないのに対して、本発明の方法では確実に交換の判定ができる。このことから、本発明の方法を用いることによって、軸受損傷という異常を精度良く診断できることがわかる。 6 to 8 show vibration acceleration waveforms detected and processed from the bearing block when the cylindrical roller bearing of the pump speed reducer taken in FIGS. 3 to 5 is damaged. FIG. 15 shows the pump and vibration measurement site of Example 1. The processing contents, 6 3 and the same, FIG. 7 is 4 and the same, FIG. 8 is identical to FIG. FIG. 9 shows the ratio of the amplitude parameter obtained by using the equation (1) from the AC coupling envelope waveform from which the amplitude average value is removed by the method of the present invention, that is, the vibration of the abnormal bearing and the normal bearing by the method of the present invention. the ratio of the absolute value calculated from the signal mean value (AVE), by the method of the prior art, FIG. 8 and the absolute value average calculated from the vibration signal of abnormal bearing and normal bearing obtained from the waveform of FIG. 5 (AVE) The ratio is compared. Here, since the allowable value is set to 4, abnormality determination can be sufficiently performed by the method of the present invention, but abnormality determination cannot be performed by the method of the prior art. Although the bearing needed to be replaced immediately, the method of the present invention can reliably determine the replacement, whereas the method of the prior art cannot determine the replacement. From this, it can be seen that by using the method of the present invention, an abnormality such as bearing damage can be diagnosed with high accuracy.
図10は、本発明の方法により、振幅平均値を除去したAC結合包絡線波形から(2)式を用いて求めた振幅パラメータの比、すなわち、本発明の方法による異常軸受と正常軸受の振動信号から算出した最大値(PEAK)の比と、従来技術の方法により、図7並びに図4の波形から求めた異常軸受と正常軸受の振動信号から算出した最大値(PEAK)の比を比較したものである。実施例1の場合と同様、許容値を4に設定していたため、本発明の方法では十分に異常判定が可能であるが、従来技術の方法では異常判定はできない。このことから、本発明の方法を用いることによって、軸受損傷という異常を精度良く診断できることがわかる。 FIG. 10 shows the ratio of the amplitude parameter obtained by using the equation (2) from the AC coupling envelope waveform from which the amplitude average value is removed by the method of the present invention, that is, the vibration of the abnormal bearing and the normal bearing by the method of the present invention. the ratio of the maximum value calculated from the signal (PEAK), by the method of the prior art, and comparing the ratio of the maximum value calculated from the vibration signal of abnormal bearing and normal bearing obtained from the waveform of FIG. 7 and FIG. 4 (PEAK) Is. As in the case of the first embodiment, the allowable value is set to 4, so that the abnormality determination can be sufficiently performed by the method of the present invention, but the abnormality determination cannot be performed by the conventional method. From this, it can be seen that by using the method of the present invention, an abnormality such as bearing damage can be diagnosed with high accuracy.
図13は、本発明の方法により、異常軸受の絶対値処理波形である図7並びに正常軸受の絶対値処理波形である図4のそれぞれについて、振幅平均値を除去して、AC結合絶対値処理波形とした後の図12並びに図11の波形から、(1)式を用いて求めた振幅パラメータの比、すなわち、本発明の方法による異常軸受と正常軸受の振動信号から算出した絶対値平均値(AVE)の比と、従来技術の方法により、異常軸受と正常軸受の振動信号から算出した絶対値平均値(AVE)の比を比較したものである。許容値を4に設定していたため、本発明の方法では異常判定が可能であるが、従来技術の方法では異常判定はできない。このことから、本発明の方法を用いることによって、軸受損傷という異常を精度良く診断できることがわかる。 FIG. 13 shows the AC coupled absolute value processing by removing the average amplitude value for each of FIG. 7 which is the absolute value processing waveform of the abnormal bearing and FIG. 4 which is the absolute value processing waveform of the normal bearing by the method of the present invention. 12 and FIG. 11 after forming the waveform, the ratio of the amplitude parameter obtained by using the equation (1), that is, the absolute value average value calculated from the vibration signal of the abnormal bearing and the normal bearing by the method of the present invention. The ratio of (AVE) is compared with the ratio of the average absolute value (AVE) calculated from the vibration signals of the abnormal bearing and the normal bearing by the method of the prior art. Since the allowable value is set to 4, abnormality determination is possible with the method of the present invention, but abnormality determination cannot be performed with the method of the prior art. From this, it can be seen that by using the method of the present invention, an abnormality such as bearing damage can be diagnosed with high accuracy.
図14は、鋼材圧延機の軸受近傍の振動をおおよそ1か月に1度ずつ測定し、本発明の方法により算出した絶対値平均値(AVE)と、従来技術の方法により算出した絶対値平均値(AVE)の比(相対振幅値)を、軸受使用初期の正常時の振幅値をそれぞれAVE=1として変化傾向をグラフ化したものである。図16に、実施例4の鋼材圧延機と振動計測部位を示す。軸受は12月上旬に交換され、致命的なフレーキングが発生していたことが確認された。許容値を3に設定していたため、本発明の方法では9月時点で異常判定が可能であったが、従来技術の方法ではかろうじて11月に異常判定が可能であり、軸受交換の準備が間に合わない状況であった。このことから、本発明の方法を用いることによって、軸受損傷という異常を早期に発見できることがわかる。 FIG. 14 shows the average value (AVE) calculated by the method of the present invention and the average absolute value calculated by the method of the prior art by measuring the vibration in the vicinity of the bearing of the steel rolling mill approximately once a month. The change tendency is graphed with the ratio (relative amplitude value) of the values (AVE) set to AVE = 1 for the normal amplitude value at the initial stage of use of the bearing. In FIG. 16 , the steel material rolling machine and vibration measurement site | part of Example 4 are shown. The bearing was replaced in early December, and it was confirmed that fatal flaking occurred. Since the allowable value was set to 3, the method of the present invention was able to determine the abnormality at the time of September, but the conventional method can barely determine the abnormality in November, and preparation for bearing replacement is in time. There was no situation. From this, it can be seen that by using the method of the present invention, an abnormality called bearing damage can be detected at an early stage.
なお、本発明を適用した機械設備の異常診断装置は、具体的にはCPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータシステムにより構成することができ、CPUがプログラムを実行することによって実現される。また、本発明を適用した機械設備の異常診断装置は、一つの装置から構成されても、複数の機器から構成されてもよい。 The machine equipment abnormality diagnosis apparatus to which the present invention is applied can be specifically configured by a computer system including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and is realized by the CPU executing a program. Moreover, the abnormality diagnosis apparatus for mechanical equipment to which the present invention is applied may be composed of a single device or a plurality of devices.
また、本発明の目的は、上述したように機械設備の異常診断を行う機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。 The object of the present invention can also be achieved by supplying, to the system or apparatus, a storage medium in which a program code of software that realizes a function of performing abnormality diagnosis of mechanical equipment as described above is recorded. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention. As a storage medium for supplying the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
本発明は、機械設備の修繕やその構成要素である機械部品の交換、機械設備運転中の点検等、保全活動を円滑に推進するために有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for smoothly promoting maintenance activities such as repair of machine equipment, replacement of machine components that are constituent elements thereof, and inspection during operation of machine equipment.
1、1A:入力部
2、2A:直流成分除去部
3、3A:増幅器
4、4A:高周波振動抽出部
5、5A:絶対値処理部
6:包絡線処理
7、6A:振幅オフセット除去部
8、7A:振幅パラメータ算出部
9、8A:振幅許容値格納部
10、9A:異常判定部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
測定した振動信号を絶対値処理するステップと、
前記絶対値処理した振動信号を包絡線処理するステップと、
前記包絡線処理した振動信号の振幅平均値を除去するステップと、
前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出するステップと、
前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断するステップとを有することを特徴とする機械設備の異常診断方法。 An abnormality diagnosis method for mechanical equipment for diagnosing abnormality by measuring vibration of mechanical equipment,
An absolute value processing of the measured vibration signal;
An envelope processing of the absolute value processed vibration signal;
Removing the amplitude average value of the envelope-processed vibration signal;
Calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value is removed;
Comparing the calculated amplitude parameter with a preset allowable value, and when the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, there is a step of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment. An abnormality diagnosis method for machine equipment.
測定した振動信号を絶対値処理するステップと、
前記絶対値処理した振動信号の振幅平均値を除去するステップと、
前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出するステップと、
前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断するステップとを有することを特徴とする機械設備の異常診断方法。 An abnormality diagnosis method for mechanical equipment for diagnosing abnormality by measuring vibration of mechanical equipment,
An absolute value processing of the measured vibration signal;
Removing the amplitude average value of the absolute value processed vibration signal;
Calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value is removed;
Comparing the calculated amplitude parameter with a preset allowable value, and when the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, there is a step of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment. An abnormality diagnosis method for machine equipment.
測定した振動信号を絶対値処理する手段と、
前記絶対値処理した振動信号を包絡線処理する手段と、
前記包絡線処理した振動信号の振幅平均値を除去する手段と、
前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する手段と、
前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する手段とを備えることを特徴とする機械設備の異常診断装置。 An abnormality diagnosis device for mechanical equipment that diagnoses abnormalities by measuring vibrations of mechanical equipment,
Means for absolute value processing of the measured vibration signal;
Means for enveloping the absolute value processed vibration signal;
Means for removing an amplitude average value of the envelope-processed vibration signal;
Means for calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value is removed;
Comparing the calculated amplitude parameter with a preset allowable value, and when the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, there is provided means for diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment. An abnormality diagnosis device for machine equipment.
測定した振動信号を絶対値処理する手段と、
前記絶対値処理した振動信号の振幅平均値を除去する手段と、
前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する手段と、
前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する手段とを備えることを特徴とする機械設備の異常診断装置。 An abnormality diagnosis device for mechanical equipment that diagnoses abnormalities by measuring vibrations of mechanical equipment,
Means for absolute value processing of the measured vibration signal;
Means for removing an average amplitude value of the absolute value processed vibration signal;
Means for calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value is removed;
Comparing the calculated amplitude parameter with a preset allowable value, and when the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, there is provided means for diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment. An abnormality diagnosis device for machine equipment.
測定した振動信号を絶対値処理する処理と、
前記絶対値処理した振動信号を包絡線処理する処理と、
前記包絡線処理した振動信号の振幅平均値を除去する処理と、
前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する処理と、
前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for diagnosing abnormalities by measuring vibrations of mechanical equipment,
Processing the absolute value of the measured vibration signal;
A process of performing envelope processing on the absolute value processed vibration signal;
A process of removing an average amplitude value of the vibration signal subjected to the envelope processing;
A process of calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value is removed;
The calculated amplitude parameter is compared with a preset allowable value, and if the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, the computer is caused to perform a process of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment. Program for.
測定した振動信号を絶対値処理する処理と、
前記絶対値処理した振動信号の振幅平均値を除去する処理と、
前記振幅平均値を除去した振動信号の振幅パラメータを算出する処理と、
前記算出した振幅パラメータと予め設定した許容値とを比較して、算出した振幅パラメータの方が許容値より大きい場合に、機械設備に異常が発生していると診断する処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for diagnosing abnormalities by measuring vibrations of mechanical equipment,
Processing the absolute value of the measured vibration signal;
A process for removing an amplitude average value of the absolute value processed vibration signal;
A process of calculating an amplitude parameter of the vibration signal from which the amplitude average value is removed;
The calculated amplitude parameter is compared with a preset allowable value, and if the calculated amplitude parameter is larger than the allowable value, the computer is caused to perform a process of diagnosing that an abnormality has occurred in the mechanical equipment. Program for.
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